GPS卫星系统中的双基雷达反射测量

GPS卫星持续向地球播发无线电信号，其中部分信号会被地球表面反射。从粗糙表面反射回来的GPS延迟信号可以提供直射和反射信号路径的不同信息。这些信息包括反射信号的波形、幅值、相位和频率等的变化，极化特征的变化直接与反射面相关，结合接收机天线位置和介质信息，利用延迟测量观测和反射表面属性可以确定表面粗糙度和表面特性，即GPS+R反射测量。

GPS反射测量是由欧空局(ESA)Martin Neira于1993年首次提出来，即GPS地表反射信号和直射信号一起被接收机接收，它们之间延迟可以用于干涉测量，即PARIS(passive reflectometry and interferometry system)。

1994年，法国科学家通过进行飞行试验发现接收机可以接收到海面反射信号，但由于其对定位精度的影响，通常将其作为多路径信号剔除。

1996年，NASA兰利研究中心的科学家利用双频GPS信号进行海面前向散射以获取并剔除电离层延迟，弥补传统卫星高度计的不足，但地基试验表明传统接收机难以进行长时间的跟踪和有效锁相，需研制新型的接收机。同年，欧空局(ESA)在荷兰进行GPS+R海面测高试验-PARIS高度计Zeeland桥I试验。

2000年10月，美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的飓风猎人号飞机搭载了GPS+R设备从南卡来罗纳州海岸飞入“迈克尔”飓风内，通过分析从热带气旋海面上反射回来的GPS信号得到了风速结果。

2003年英国UK-DMC卫星利用搭载的GPS+R设备成功获得了海面粗糙度等地球表面物理系数；静海区域的GPS反射信号同样可以得到高精度的测高结果。同时，2014年第1颗GPS+R卫星(TDS-1) 发射，提供DDM数据产品，开启了星载反射测量的应用。此外，许多其他科研机构也开展了一系列GPS反射信号的理论研究和试验、新型GPS+R接收机的研制，以及基于地基、海岸、桥梁、飞机等不同平台试验，测试信号接收、原理验证，以及检验利用GPS+R估计海面(如海面高和风速)和陆面等研究，获得了一些初步结果和进展。

GPS+R反射测量技术属于双基雷达，可获得地表粗糙特征和地球物理参数，即利用GPS测量直射信号与地表镜面反射的信号之间延迟，再根据GPS卫星、接收机和镜面反射点之间的几何位置关系，可反演地表特征。按照处理数据的方式，GPS+R测高可以分为传统型GPS+R测高(GPS+R测高)和干涉GPS+R测高(AGPS+R)。

前者是配置左右圆极化天线并利用接收机记录的直射信号与反射信号的载波相位数据，通过固定模糊度和解算接收机钟差等方式，确定两者之间的传播路径延迟，进而计算天线至地球表面的高度。后者是利用直射信号与反射信号功率波形相关的原理，测得信号时延，进而计算天线到地球表面的垂直距离，但其涉及复杂的多普勒时延算法，数据处理方法复杂。